აირჩიეთ ლონმეტრი ზუსტი და ინტელექტუალური გაზომვისთვის!

მექანიკური დამუშავების გარდა, სიბლანტის კონტროლი აუცილებელია კრიტიკული გამაგრების დანამატების, როგორიცაა ნახშირბადის შავი და სილიციუმი, ერთგვაროვანი დისპერსიის მისაღწევად. ამ დისპერსიის ერთგვაროვნება განსაზღვრავს საბოლოო მასალის მექანიკურ თვისებებს, მათ შორის ისეთ კრიტიკულ მაჩვენებლებს, როგორიცაა დაჭიმვის სიმტკიცე, ცვეთამედეგობა და დამუშავების შემდეგ გამოვლენილი რთული დინამიური ქცევა.რეზინის ვულკანიზაციის პროცესი.

II. სტიროლ-ბუტადიენური რეზინის (SBR) საფუძვლები

რა არის სტიროლ-ბუტადიენის რეზინი?

სტიროლ-ბუტადიენის კაუჩუკი (SBR) მრავალმხრივი სინთეზური ელასტომერია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მისი შესანიშნავი ფასისა და ხარისხის თანაფარდობისა და მაღალი მოცულობითი ხელმისაწვდომობის გამო. SBR სინთეზირდება კოპოლიმერის სახით, რომელიც ძირითადად მიიღება 1,3-ბუტადიენის (დაახლოებით 75%) და სტიროლის მონომერებისგან (დაახლოებით 25%). ეს მონომერები გაერთიანებულია ქიმიური რეაქციის მეშვეობით, რომელსაც კოპოლიმერიზაცია ეწოდება და ქმნის გრძელ, მრავალერთეულიან პოლიმერულ ჯაჭვებს. SBR სპეციალურად შექმნილია იმ აპლიკაციებისთვის, რომლებიც მოითხოვენ მაღალ გამძლეობას და განსაკუთრებულ ცვეთამედეგობას, რაც მას იდეალურ არჩევნად აქცევს საბურავების საბურავებისთვის.

სინთეტიკური რეზინის წარმოების პროცესი

SBR სინთეზი ხორციელდება ორი განსხვავებული სამრეწველო პოლიმერიზაციის მეთოდით, რომლებიც იწვევს სხვადასხვა თანდაყოლილი მახასიათებლების მქონე მასალებს და საჭიროებს სპეციფიკურ სიბლანტის კონტროლს თხევადი ფაზის განმავლობაში.

ემულსიური პოლიმერიზაცია (E-SBR):ამ კლასიკურ მეთოდში, მონომერები დისპერგირებული ან ემულსირებულია წყალხსნარში საპნის მსგავსი ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების გამოყენებით. რეაქცია ინიცირებულია თავისუფალი რადიკალების ინიციატორებით და საჭიროებს სტაბილიზატორებს პროდუქტის გაუარესების თავიდან ასაცილებლად. E-SBR-ის წარმოება შესაძლებელია როგორც ცხელი, ასევე ცივი პროცესის ტემპერატურის გამოყენებით; კერძოდ, ცივი E-SBR ცნობილია აბრაზიულობისადმი მაღალი მდგრადობით, დაჭიმვის სიმტკიცით და დაბალი მდგრადობით.

 

ხსნარის პოლიმერიზაცია (S-SBR):ეს მოწინავე მეთოდი გულისხმობს ანიონურ პოლიმერიზაციას, რომელიც, როგორც წესი, იყენებს ალკილ ლითიუმის ინიციატორს (მაგალითად, ბუტილითიუმს) ნახშირწყალბადის გამხსნელში, ჩვეულებრივ ჰექსანში ან ციკლოჰექსანში. S-SBR კლასის პროდუქტებს, როგორც წესი, აქვთ უფრო მაღალი მოლეკულური წონა და უფრო ვიწრო განაწილება, რაც იწვევს გაუმჯობესებულ თვისებებს, როგორიცაა უკეთესი მოქნილობა, მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცე და საბურავებში მნიშვნელოვნად დაბალი გორვის წინააღმდეგობა, რაც S-SBR-ს უფრო პრემიუმ და უფრო ძვირადღირებულ პროდუქტად აქცევს.

უმნიშვნელოვანესია, რომ ორივე პროცესში პოლიმერიზაციის რეაქცია ზუსტად უნდა დასრულდეს რეაქტორის გამონაბოლქვში ჯაჭვის ტერმინატორის ან მოკლევადიანი შეჩერების აგენტის შეყვანით. ეს აკონტროლებს ჯაჭვის საბოლოო სიგრძეს, საფეხურს, რომელიც პირდაპირ განსაზღვრავს საწყის მოლეკულურ წონას და, შესაბამისად, ფუძეს.რეზინის სიბლანტეშერევამდე.

 

სტიროლ-ბუტადიენის რეზინის თვისებები

SBR ფასდება ფიზიკური და მექანიკური თვისებების ძლიერი პროფილის გამო:

მექანიკური შესრულება:ძირითადი ძლიერი მხარეებია მაღალი დაჭიმვის სიმტკიცე, რომელიც, როგორც წესი, მერყეობს 500-დან 3000 PSI-მდე, შესანიშნავ ცვეთამედეგობასთან ერთად. SBR ასევე ავლენს კარგ წინააღმდეგობას შეკუმშვისადმი და დარტყმისადმი. გარდა ამისა, მასალა ბუნებით ბზარმედეგია, რაც საშუალებას იძლევა დიდი რაოდენობით არმატურის შემავსებლის, როგორიცაა ნახშირბადის შავი, შერევა სიმტკიცისა და ულტრაიისფერი გამოსხივებისადმი მდგრადობის გასაზრდელად.

ქიმიური და თერმული პროფილი:მიუხედავად იმისა, რომ SBR ზოგადად მდგრადია წყლის, სპირტის, კეტონების და გარკვეული ორგანული მჟავების მიმართ, ის ავლენს მნიშვნელოვან სისუსტეებს. მას აქვს სუსტი მდგრადობა ნავთობზე დამზადებული ზეთების, არომატული ნახშირწყალბადების საწვავის, ოზონის და ჰალოგენირებული გამხსნელების მიმართ. თერმულად, SBR ინარჩუნებს მოქნილობას ფართო დიაპაზონში, უწყვეტი გამოყენების მაქსიმალური ტემპერატურით დაახლოებით 225°F და დაბალ ტემპერატურაზე მოქნილობით -60℉-მდე.

 

სიბლანტე, როგორც მოლეკულური წონისა და ჯაჭვის სტრუქტურის ძირითადი ინდიკატორი

ნედლი პოლიმერის რეოლოგიური მახასიათებლები ფუნდამენტურად განისაზღვრება მოლეკულური სტრუქტურით - პოლიმერული ჯაჭვების სიგრძითა და განშტოების ხარისხით - რომელიც ჩამოყალიბებულია პოლიმერიზაციის ეტაპზე. უფრო მაღალი მოლეკულური წონა ზოგადად ნიშნავს უფრო მაღალ სიბლანტეს და შესაბამისად, უფრო დაბალ დნობის ნაკადის სიჩქარეს (MFR/MVR). ამიტომ, რეაქტორის განმუხტვის ადგილას შინაგანი სიბლანტის (IV) გაზომვა ფუნქციურად ექვივალენტურია დაგეგმილი მოლეკულური არქიტექტურის ფორმირების უწყვეტი მონიტორინგისა.

 

III. SBR დამუშავების რეოლოგიური პრინციპები, რომლებიც არეგულირებს SBR დამუშავებას.

 

რეოლოგიური პრინციპები, ძვრის სიჩქარის დამოკიდებულება, ტემპერატურა/წნევის მგრძნობელობა.

 

რეოლოგია, მასალების დეფორმაციისა და დინების შესწავლა, წარმოადგენს სამეცნიერო ჩარჩოს სამრეწველო დამუშავების პირობებში SBR-ის ქცევის გასაგებად. SBR ხასიათდება, როგორც რთული ვისკოელასტიური მასალა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის ავლენს თვისებებს, რომლებიც აერთიანებს ბლანტ (მუდმივი, სითხის მსგავსი დინება) და ელასტიურ (აღდგენადი, მყარი დეფორმაცია) რეაქციებს. ამ მახასიათებლების დომინირება მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული გამოყენებული დატვირთვის სიჩქარესა და ხანგრძლივობაზე.

SBR ნაერთები ფუნდამენტურად არანიუტონური სითხეებია. ეს ნიშნავს, რომ მათი აშკარარეზინის სიბლანტეარ არის მუდმივი მნიშვნელობა, მაგრამ ავლენს მნიშვნელოვან მნიშვნელობასძვრის სიჩქარის დამოკიდებულება; სიბლანტე მნიშვნელოვნად მცირდება ძვრის სიჩქარის ზრდასთან ერთად, რაც ცნობილია როგორც ძვრის გათხელება. ეს არანიუტონური ქცევა ღრმა გავლენას ახდენს ხარისხის კონტროლზე. დაბალი ძვრის სიჩქარის დროს მიღებული სიბლანტის მნიშვნელობები, როგორიცაა ის, რაც იზომება ტრადიციული მუნის ვისკომეტრის ტესტებში, შეიძლება არასაკმარისი წარმოდგენა იყოს მასალის ქცევის შესახებ მაღალი ძვრის სიჩქარის პირობებში, რაც თან ახლავს შერევის, მოზელის ან ექსტრუზიის ოპერაციებს. ძვრის გარდა, სიბლანტე ასევე ძალიან მგრძნობიარეა ტემპერატურის მიმართ; პროცესის სითბო ამცირებს სიბლანტეს, რაც ხელს უწყობს დინებას. მიუხედავად იმისა, რომ წნევა ასევე მოქმედებს სიბლანტეზე, სტაბილური ტემპერატურისა და ძვრის ისტორიის შენარჩუნება უმნიშვნელოვანესია, რადგან სიბლანტე შეიძლება დინამიურად შეიცვალოს ძვრის, წნევის და დამუშავების დროის მიხედვით.

 

პლასტიფიკატორების, შემავსებლებისა და დამუშავების დამხმარე საშუალებების გავლენა SBR-ის სიბლანტეზე

 

ისრეზინის დამუშავებაეტაპი, რომელიც ცნობილია როგორც შერევა, გულისხმობს მრავალი დანამატის ინტეგრირებას, რომლებიც მკვეთრად ცვლიან SBR პოლიმერის რეოლოგიას:

პლასტიფიკატორები:ტექნოლოგიური ზეთები გადამწყვეტი მნიშვნელობისაა SBR-ის მოქნილობისა და საერთო დამუშავების უნარის გასაუმჯობესებლად. ისინი ფუნქციონირებენ ნაერთის კომპოზიტური სიბლანტის შემცირებით, რაც ერთდროულად ხელს უწყობს შემავსებლების ერთგვაროვან დისპერსიას და არბილებს პოლიმერულ მატრიცას.

შემავსებლები:გამაგრების აგენტები, ძირითადად ნახშირბადის შავი და სილიციუმი, მნიშვნელოვნად ზრდის მასალის სიბლანტეს, რაც იწვევს რთულ ფიზიკურ მოვლენებს, რომლებიც განპირობებულია შემავსებელ-შემავსებლის და შემავსებელ-პოლიმერის ურთიერთქმედებით. ოპტიმალური დისპერსიის მიღწევა ბალანსია; ისეთი აგენტები, როგორიცაა გლიცეროლი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლიგნოსულფონატის შემავსებლების დარბილებისთვის, შემავსებლის სიბლანტის SBR მატრიცის სიბლანტესთან მიახლოებით, რითაც მცირდება აგლომერატის წარმოქმნა და უმჯობესდება ერთგვაროვნება.

ვულკანიზაციის აგენტები:ეს ქიმიკატები, მათ შორის გოგირდი და ამაჩქარებლები, მნიშვნელოვან ცვლილებებს იწვევენ დაუმუშავებელი ნაერთის რეოლოგიაში. ისინი გავლენას ახდენენ ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა დამწვრობისგან დაცვა (ნაადრევი ჯვარედინი შეერთებისადმი მდგრადობა). სხვა სპეციალიზებული დანამატები, როგორიცაა კვამლიანი სილიციუმი, შეიძლება სტრატეგიულად გამოყენებულ იქნას, როგორც სიბლანტის გამაძლიერებელი აგენტები კონკრეტული რეოლოგიური მიზნების მისაღწევად, როგორიცაა უფრო სქელი ფენების წარმოება მყარი ნივთიერებების საერთო შემცველობის შეცვლის გარეშე.

 

რეოლოგიის დაკავშირება რეზინის ვულკანიზაციის პროცესთან და საბოლოო ჯვარედინი შეერთების სიმკვრივესთან

 

შერევისა და ფორმირების დროს მიღებული რეოლოგიური კონდიცირება პირდაპირ კავშირშია ვულკანიზებული პროდუქტის საბოლოო მომსახურების მახასიათებლებთან.

ერთგვაროვნება და დისპერსია:შერევის დროს არათანმიმდევრული სიბლანტის პროფილები, რომლებიც ხშირად კორელაციაშია არაოპტიმალურ ენერგიის მიწოდებასთან, იწვევს ჯვარედინი შეკავშირების პაკეტის (გოგირდი და ამაჩქარებლები) ცუდ დისპერსიას და არაერთგვაროვან განაწილებას.

რეზინის ვულკანიზაციის პროცესი:ეს შეუქცევადი ქიმიური პროცესი გულისხმობს SBR ნაერთის, როგორც წესი, გოგირდით გაცხელებას, პოლიმერულ ჯაჭვებს შორის მუდმივი ჯვარედინი კავშირების შესაქმნელად, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის რეზინის სიმტკიცეს, ელასტიურობას და გამძლეობას. პროცესი მოიცავს სამ ეტაპს: ინდუქციური (დაწვის) ეტაპი, სადაც ხდება საწყისი ფორმირება; ჯვარედინი შეერთების ან გამყარების ეტაპი (სწრაფი რეაქცია 250 ℉-დან 400 ℉-მდე); და ოპტიმალურ მდგომარეობას.

ჯვარედინი კავშირის სიმკვრივე:საბოლოო მექანიკური თვისებები განისაზღვრება მიღწეული ჯვარედინი შეერთების სიმკვრივით. უფრო მაღალი D_cმნიშვნელობები აფერხებს მოლეკულური ჯაჭვის მოძრაობას, ზრდის შენახვის მოდულს და გავლენას ახდენს მასალის არაწრფივ ვისკოელასტურ რეაქციაზე (ცნობილია, როგორც პეინის ეფექტი). ამიტომ, ზუსტი რეოლოგიური კონტროლი დაუმუშავებელ, დამუშავების ეტაპებზე აუცილებელია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მოლეკულური წინამორბედები სწორად იყოს მომზადებული შემდგომი გამყარების რეაქციისთვის.

 

IV. სიბლანტის გაზომვის არსებული პრობლემები

ტრადიციული ოფლაინ ტესტირების შეზღუდვები

ტრადიციული, წყვეტილი და შრომატევადი ხარისხის კონტროლის მეთოდებზე ფართოდ გავრცელებული დამოკიდებულება მნიშვნელოვან ოპერაციულ შეზღუდვებს აწესებს SBR-ის უწყვეტ წარმოებაზე, რაც ხელს უშლის პროცესის სწრაფ ოპტიმიზაციას.

მუნის სიბლანტის პროგნოზი და შეფერხება:ძირითადი ხარისხის ინდექსი, მუნის სიბლანტე, ტრადიციულად იზომება ოფლაინ რეჟიმში. ფიზიკური სირთულისა და სამრეწველო მაღალი სიბლანტის გამორეზინის წარმოების პროცესი, მისი გაზომვა პირდაპირ რეალურ დროში შიდა მიქსერის ფარგლებში შეუძლებელია. გარდა ამისა, ამ მნიშვნელობის ზუსტად პროგნოზირება ტრადიციული ემპირიული მოდელების გამოყენებით რთულია, განსაკუთრებით შემავსებლების შემცველი ნაერთებისთვის. ლაბორატორიულ ტესტირებასთან დაკავშირებული დროის შეფერხება აფერხებს კორექტირების ქმედებებს, რაც ზრდის დიდი რაოდენობით არასპეციფიკაციური მასალის წარმოების ფინანსურ რისკს.

შეცვლილი მექანიკური ისტორია:კაპილარული რეომეტრია, მიუხედავად იმისა, რომ ნაკადის ქცევის დახასიათების უნარი აქვს, მოითხოვს ნიმუშის ინტენსიურ მომზადებას. ტესტირებამდე მასალა უნდა გადაკეთდეს სპეციფიკურ ცილინდრულ ზომებად, რაც ცვლის ნაერთის მექანიკურ ისტორიას. შესაბამისად, გაზომილი სიბლანტე შეიძლება ზუსტად არ ასახავდეს ნაერთის რეალურ მდგომარეობას სამრეწველო დამუშავების დროს.რეზინის დამუშავება.

არასაკმარისი ერთპუნქტიანი მონაცემები:სტანდარტული დნობის ნაკადის სიჩქარის (MFR) ან დნობის მოცულობის სიჩქარის (MVR) ტესტები ფიქსირებულ პირობებში მხოლოდ ერთ ნაკადის ინდექსს იძლევა. ეს არანიუტონური SBR-ისთვის არასაკმარისია. ორ სხვადასხვა პარტიას შეიძლება ჰქონდეს იდენტური MVR მნიშვნელობები, მაგრამ ჰქონდეს მკვეთრად განსხვავებული სიბლანტე ექსტრუზიისთვის შესაბამისი მაღალი ძვრის სიჩქარის პირობებში. ამ უთანასწორობამ შეიძლება გამოიწვიოს დამუშავების არაპროგნოზირებადი ჩავარდნები.

ღირებულება და ლოჯისტიკური ტვირთი:ლაბორატორიის გარეთ ჩატარებულ ანალიზზე დაყრდნობა მნიშვნელოვან ლოგისტიკურ ხარჯებსა და დროის შეფერხებას იწვევს. უწყვეტი მონიტორინგი ეკონომიკურ უპირატესობას გვთავაზობს, რადგან მკვეთრად ამცირებს გარე ანალიზისთვის საჭირო ნიმუშების რაოდენობას.

მაღალი სიბლანტის და მრავალფაზიანი SBR ნაერთების გაზომვის გამოწვევა

რეზინის ნაერთების სამრეწველო დამუშავება მოიცავს მასალებს, რომლებიც ავლენენ უკიდურესად მაღალ სიბლანტეს და რთულ ვისკოელასტურ ქცევას, რაც ქმნის უნიკალურ გამოწვევებს პირდაპირი გაზომვისთვის.

სრიალი და მოტეხილობა:მაღალი სიბლანტის, ვისკოელასტიური რეზინის მასალები მიდრეკილია ისეთი პრობლემებისკენ, როგორიცაა კედლის სრიალი და ელასტიურობით გამოწვეული ნიმუშის მოტეხილობა, ტრადიციულ ღია საზღვრის მქონე რეომეტრებში ტესტირებისას. ამ ეფექტების დასაძლევად აუცილებელია სპეციალიზებული აღჭურვილობა, როგორიცაა დაკბილული, დახურული საზღვრის მქონე რხევითი მატრიცული რეომეტრი, განსაკუთრებით შევსებულ მასალებში, სადაც ხდება პოლიმერ-შემავსებლის კომპლექსური ურთიერთქმედება.

მოვლა და დასუფთავება:სტანდარტული ონლაინ დინების ან კაპილარული სისტემები ხშირად განიცდიან გაჭედვას პოლიმერებისა და შემავსებლების წებოვანი, მაღალი სიბლანტის ბუნების გამო. ეს მოითხოვს დახვეწილ გაწმენდის პროტოკოლებს და იწვევს ძვირადღირებულ შეფერხებებს, რაც სერიოზულ მინუსს წარმოადგენს უწყვეტი წარმოების პირობებში.

პოლიმერული ხსნარებისთვის საიმედო შინაგანი სიბლანტის საზომი ინსტრუმენტის საჭიროება.

პოლიმერიზაციის შემდეგ, საწყის ხსნარში ან სუსპენზიურ ფაზაში, კრიტიკული საზომი არის შინაგანი სიბლანტე (IV), რომელიც პირდაპირ კორელაციაშია მოლეკულურ წონასთან და პოლიმერის მახასიათებლებთან. ტრადიციული ლაბორატორიული მეთოდები (მაგ., GPC ან მინის კაპილარები) ძალიან ნელია რეალურ დროში კონტროლისთვის.

სამრეწველო გარემო მოითხოვს ავტომატიზირებულ და სტაბილურშინაგანი სიბლანტის ინსტრუმენტითანამედროვე გადაწყვეტილებები, როგორიცაა IVA Versa, ავტომატიზირებენ მთელ პროცესს ორმაგი კაპილარული ფარდობითი ვისკოზიმეტრის გამოყენებით ხსნარის სიბლანტის გასაზომად, რითაც მინიმუმამდე დაიყვანება მომხმარებლის კონტაქტი გამხსნელებთან და მიიღწევა მაღალი სიზუსტე (RSD მნიშვნელობები 1%-ზე ნაკლები). დნობის ფაზაში ჩაშენებული აპლიკაციებისთვის, გვერდითი ნაკადის ონლაინ რეომეტრებს (SSR) შეუძლიათ განსაზღვრონ IV-Rheo მნიშვნელობა მუდმივი ძვრის სიჩქარით სიბლანტის უწყვეტი გაზომვების საფუძველზე. ეს გაზომვა ადგენს ემპირიულ კორელაციას, რომელიც საშუალებას იძლევა დნობის ნაკადში MW ცვლილებების მონიტორინგის.